JP5342583B2 - Battery cell control device and battery cell - Google Patents
Battery cell control device and battery cell Download PDFInfo
- Publication number
- JP5342583B2 JP5342583B2 JP2011050115A JP2011050115A JP5342583B2 JP 5342583 B2 JP5342583 B2 JP 5342583B2 JP 2011050115 A JP2011050115 A JP 2011050115A JP 2011050115 A JP2011050115 A JP 2011050115A JP 5342583 B2 JP5342583 B2 JP 5342583B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery cell
- degree
- deterioration
- control device
- battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
本発明は、充放電可能な電池セルに搭載され、電池セルの内部抵抗値を検出することにより、該当電池セルの劣化度を判定可能な電池セル制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a battery cell control device that is mounted on a chargeable / dischargeable battery cell and can determine the degree of deterioration of the corresponding battery cell by detecting the internal resistance value of the battery cell.
近年、電気自動車やハイブリッド電気自動車に駆動用電源として搭載される大電流充放電電源として、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、鉛電池などの電池セルを互いに直列又は並列に接続されてなる電池モジュールが用いられている。特にリチウムイオン二次電池はエネルギー密度及び入出力密度が高く、且つ、サイクル寿命が長いという特徴を有するため、この分野における研究開発が盛んに行われている。 2. Description of the Related Art In recent years, a battery in which battery cells such as a lithium ion secondary battery, a nickel metal hydride battery, and a lead battery are connected in series or in parallel as a large current charging / discharging power source mounted as a driving power source in an electric vehicle or a hybrid electric vehicle Module is used. In particular, lithium ion secondary batteries are characterized by high energy density, high input / output density, and long cycle life. Therefore, research and development in this field are actively conducted.
電池モジュールは、基本的に時間の経過と共に劣化度が進行し、劣化度が所定値に達するタイミングで交換などの、然るべきリサイクル措置を講じて保守を行う必要がある。このようなリサイクルタイミングは、電池モジュールの使用条件(使用時間、使用環境など)によって様々である。そのため、電池モジュールの劣化度を自動的に監視することによって、電池モジュールの保守の円滑化及び効率化を図ることが要請されている。 The battery module basically needs to be maintained by taking appropriate recycling measures such as replacement when the deterioration degree progresses with time and the deterioration degree reaches a predetermined value. Such recycling timing varies depending on the use conditions (use time, use environment, etc.) of the battery module. Therefore, there is a demand for smooth and efficient maintenance of the battery module by automatically monitoring the degree of deterioration of the battery module.
このような要請に対して、例えば特許文献1では、複数の電池セルからなる電池モジュールに搭載された管理装置において、電池モジュールの電池情報(具体的には、抵抗、容量、電池使用時間、抵抗変化率、容量変化率、電池使用強度)をデータベースに蓄積し、当該蓄積された電池情報に基づいて、劣化度に応じた再利用のためのグレード分けを行う技術が開示されている。これによれば、分けられたグレードに応じて、例えば、劣化度が小さい個体は大電流用途に用いたり、劣化度が大きい個体は小電流用途に用いたり、更に劣化度が大きい個体は廃棄するなどの、電池モジュールの劣化度に応じた運用を行うことができるとされている。
In response to such a request, for example, in
しかしながら上記特許文献1では、管理装置が電池モジュール単位で設けられているため、多くは電池モジュール全体の劣化度に応じたグレード分けはできるものの、電池モジュールを構成する各電池セルについて劣化度を評価することができない。また、電池モジュール全体の劣化度に応じたグレード分けができないものもある。この種の電池モジュールは基本的に同一種類の電池セルを組み合わせて構成されるが、実際の電池セルには個体差や配置される環境(例えば温度や湿度など)に少なからず差があるため、各電池セルの劣化度の進行具合にバラツキが生じる。そのため、電池モジュール全体で劣化度が大きいと判定される場合であっても、特定の電池セルの劣化度は依然として少ない場合も存在する。特許文献1では、このような場合であっても、全ての電池セルの劣化度が大きいとして取り扱われるため、電池セル単位で効率的な運用を行うことができないという問題点がある。特に、電気自動車やハイブリッド電気自動車のように大電流を必要とする負荷の電源用に用いられる電池セルは容量が大きいため、電池セル単位で劣化度を評価し、管理することが重要である。それによって電池モジュール全体の劣化度を評価することもできる。
However, in the above-mentioned
また特許文献1では、データベースに蓄積された電池情報に基づいて再利用のためのグレード分けを行うとしている。この電池情報の具体例として、自らの抵抗、容量、電池使用時間、抵抗変化率、容量変化率、電池使用強度が記載されているが、いずれにせよ電池情報は電池モジュールが置かれる条件(温度や湿度など)によって変化する。そのため、様々な状況下にある電池モジュール間を共通の基準で劣化度の評価を行うために、電池情報を読み出した端末側で複雑な計算処理を行う必要がある。そのため、高度な計算処理が可能な端末を用意する必要があり、グレード分けなどの劣化度の評価を容易に行うことが困難である。特に、電気自動車やハイブリッド電気自動車を用途とする場合、このような電池モジュールのチェックは例えばガソリンスタンドやディーラーなどの様々な場所で容易に行えることが求められるが、このような要請に対応することが難しいという問題点がある。
Further, in
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電池モジュールを構成する電池セル単位で劣化度を高精度で、且つ、手軽に評価可能な電池セル制御装置、及び該電池セル制御装置が搭載された電池セルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and includes a battery cell control device capable of easily evaluating the degree of deterioration in units of battery cells constituting the battery module with high accuracy, and the battery cell control device. It is an object to provide a battery cell.
本発明に係る電池セル制御装置は上記課題を解決するために、充放電可能な電池セルに搭載され、内部抵抗検出手段によって検出された前記電池セルの内部抵抗値に基づいて、前記電池セルの劣化度を判定可能な電池セル制御装置において、前記電池セルの充電度を検出記憶する充電度検出手段と、前記電池セルの温度を検出する温度検出手段と、前記検出された内部抵抗値、充電度及び温度を履歴データとして記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された履歴データに基づいて前記電池セルの劣化度を内部抵抗値から算出し、該算出された劣化度に応じた判定信号を出力する信号出力手段とを備え、前記電池セルの劣化度は、前記検出された内部抵抗値を前記検出された充電度及び温度で正規化して算出され、前記信号出力手段は更に、前記電池セルから当該電池セル制御装置が取り外された場合にその旨を報知する出力状態になることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a battery cell control device according to the present invention is mounted on a chargeable / dischargeable battery cell, and based on the internal resistance value of the battery cell detected by internal resistance detection means, In the battery cell control device capable of determining the degree of deterioration, a charge degree detection means for detecting and storing the charge degree of the battery cell, a temperature detection means for detecting the temperature of the battery cell, the detected internal resistance value, and the charge Storage means for storing the temperature and temperature as history data, and a deterioration signal of the battery cell is calculated from the internal resistance value based on the history data stored in the storage means, and a determination signal corresponding to the calculated deterioration degree and a signal output means for outputting, the deterioration degree of the battery cells, the calculated normalized the detected internal resistance value in the detected charged degree and temperature, said signal output means further Wherein characterized Rukoto such an output state for informing to that effect when the battery cell is the cell controller has been removed.
本発明によれば、電池セルの劣化度は履歴データとして記憶された温度及び充電度によって正規化された判定信号として出力される。そのため、当該判定信号を受信して評価を行う端末側では、電池セルが置かれる条件などを考慮して複雑な計算処理を行う必要がない。そのため、簡易的な端末で劣化度を手軽に評価することが可能となり、一般への普及要請にも対応することができる。また、また、このような電池セル制御装置は、電池モジュールを構成する電池セルの各々に搭載されるため、電池セル単位で劣化度の評価を行い、電池セルのより効率的なリサイクル運用を実現することが可能となる。 According to the present invention, the deterioration degree of the battery cell is output as a determination signal normalized by the temperature and the charge degree stored as the history data. Therefore, on the terminal side that receives the determination signal and performs the evaluation, it is not necessary to perform complicated calculation processing in consideration of the condition where the battery cell is placed. Therefore, it is possible to easily evaluate the degree of deterioration with a simple terminal, and it is possible to respond to general spread requests. In addition, since such a battery cell control device is mounted on each battery cell constituting the battery module, the deterioration degree is evaluated for each battery cell, and more efficient recycling operation of the battery cell is realized. It becomes possible to do.
好ましくは、前記記憶手段には、前記正規化された内部抵抗値Rcrに対する劣化度Dcの対応が関数fdを用いて次式
Dc=fd(Rcr)
に基づいて規定されたテーブルデータとして予め記憶されているとよい。そして、前記正規化された内部抵抗値Rcrは、前記検出された充電度S及び予め設定された基準充電度Scとの偏差、並びに前記検出された温度T及び予め設定された基準温度Tcとの偏差を変数とする関数fsを用いて次式
Rcr=fs((T―Tc)、(S−Sc))
により算出するとよい。このように、予め設定された基準充電度及び基準温度に基づいて、検出された内部抵抗値を正規化することによって、様々な条件下にある電池セルについて精度良く劣化度を評価することができる。
Preferably, in the storage means, the correspondence of the degree of deterioration Dc to the normalized internal resistance value Rcr is expressed by the following equation using the function fd: Dc = fd (Rcr)
It may be stored in advance as table data defined based on the above. The normalized internal resistance value Rcr is a difference between the detected charging degree S and the preset reference charging degree Sc, and the detected temperature T and the preset reference temperature Tc. Using the function fs having the deviation as a variable, the following formula is used: Rcr = fs ((T−Tc), (S−Sc))
It is good to calculate by. In this way, by normalizing the detected internal resistance value based on the preset reference charge level and reference temperature, it is possible to accurately evaluate the degree of deterioration of battery cells under various conditions. .
本発明の一態様としては、前記信号出力手段は、前記算出された劣化度に応じて、予め段階的に設定されたレベルの判定信号を出力するとよい。これにより、判定信号の受信側においてレベルの高低を判定するという極めて容易な処理で、電池セルの劣化度を評価することができる。 As one aspect of the present invention, the signal output means may output a determination signal having a level set in advance according to the calculated degree of deterioration. Thereby, the deterioration degree of a battery cell can be evaluated by the very easy process of determining the level of the level on the receiving side of the determination signal.
また、前記信号出力手段は更に、前記電池セルから当該電池セル制御装置が取り外された場合にその旨を報知する出力状態になる。上述したように、本発明において、電池セルの劣化度は記憶手段に記憶された履歴データに基づいて算出されるが、電池セルから当該電池セル制御装置が取り外された場合には、履歴データは不完全なものとなり、正確な劣化度を算出することができなくなってしまう。この態様では、電池セル制御装置が一度でも取り外された場合に異常状態(例えば、異常を報知するための異常信号を出力する状態)になることにより、正常時と区別し、このような誤った劣化度の評価が行われないようにすることができる。また、異常信号を出力することによって、電池セル制御装置を意図的に取り外して転用するなどの、電池セルの不正使用も防止することができる。
Further, the signal output means further ing the output states for informing to that effect when the battery cell from the battery cell control device has been removed. As described above, in the present invention, the deterioration degree of the battery cell is calculated based on the history data stored in the storage means, but when the battery cell control device is removed from the battery cell, the history data is It becomes incomplete, and it becomes impossible to calculate an accurate deterioration degree. In this aspect, when the battery cell control device is removed even once, it becomes in an abnormal state (for example, a state in which an abnormal signal for notifying the abnormality is output), so that it is distinguished from the normal state and such an error is made. It is possible to prevent the deterioration degree from being evaluated. Further, by outputting an abnormal signal, unauthorized use of the battery cell such as intentionally removing the battery cell control device and diverting it can be prevented.
また、前記記憶手段は、前記電池セルから当該電池セル制御装置が一度でも取り外された場合に、前記履歴データを消去するようにしてもよい。これによれば、劣化度に必要な履歴データを意図的に消去することによって、正常品ではない旨を判定信号においても明確に区別することができる。 The storage means may erase the history data when the battery cell control device is removed from the battery cell even once. According to this, by intentionally erasing the history data necessary for the degree of deterioration, it can be clearly distinguished in the determination signal that the product is not a normal product.
また、前記信号出力手段は更に、前記電池セルの仕様を特定するための管理情報を含む管理情報信号を出力するようにしてもよい。この場合、信号を受信する端末側で当該管理情報信号に基づいて、当該電池セルの仕様を識別することができるので、非正規品との区別が可能となる。 The signal output means may further output a management information signal including management information for specifying the specification of the battery cell. In this case, since the terminal of the terminal that receives the signal can identify the specification of the battery cell based on the management information signal, the terminal can be distinguished from the non-genuine product.
好ましくは、前記信号出力手段から出力された信号に対応する表示を行う表示パネルを備えるとよい。この態様では、電池セル制御装置自体において表示パネルの表示に基づいて電池セルの状態(劣化度や管理情報など)を把握することが可能となる。従って、出力信号を受信するための端末を用いるまでもなく、電池セル制御装置を目視することのみによって手軽に電池セルの管理を行うことができる。 Preferably, a display panel for performing display corresponding to the signal output from the signal output means may be provided. In this aspect, the battery cell control device itself can grasp the state (deterioration degree, management information, etc.) of the battery cell based on the display on the display panel. Therefore, it is possible to easily manage the battery cells only by visually observing the battery cell control device without using a terminal for receiving the output signal.
本発明に係る電池セルは上記課題を解決するために、上述の電池セル制御装置(上記各種態様を含む)を搭載したことを特徴とする。これにより、電池モジュールを構成する電池セル単位で劣化度を高精度で、且つ、手軽に劣化度等を評価可能な電池セルを実現することができる。 In order to solve the above-described problems, a battery cell according to the present invention is equipped with the above-described battery cell control device (including the above-described various aspects). Thereby, the battery cell which can evaluate a deterioration degree etc. easily with a highly accurate deterioration degree in the battery cell unit which comprises a battery module is realizable.
本発明によれば、電池セルの劣化度は履歴データとして記憶された温度及び充電度によって正規化された判定信号として出力される。そのため、当該判定信号を受信して評価を行う端末側では、電池セルが置かれる条件などを考慮して複雑な計算処理を行う必要がない。そのため、簡易的な端末で劣化度を手軽に評価することが可能となり、一般への普及要請にも対応することができる。また、また、このような電池セル制御装置は、電池モジュールを構成する電池セルの各々に搭載されるため、電池セル単位で劣化度の評価を行い、電池セルのより効率的なリサイクル運用を実現することが可能となる。また、電池モジュールの中の代表セルをいくつか評価することでそれらが属する電池モジュール全体の評価を行うこともできる。 According to the present invention, the deterioration degree of the battery cell is output as a determination signal normalized by the temperature and the charge degree stored as the history data. Therefore, on the terminal side that receives the determination signal and performs the evaluation, it is not necessary to perform complicated calculation processing in consideration of the condition where the battery cell is placed. Therefore, it is possible to easily evaluate the degree of deterioration with a simple terminal, and it is possible to respond to general spread requests. In addition, since such a battery cell control device is mounted on each battery cell constituting the battery module, the deterioration degree is evaluated for each battery cell, and more efficient recycling operation of the battery cell is realized. It becomes possible to do. Further, by evaluating some representative cells in the battery module, it is possible to evaluate the entire battery module to which they belong.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
図1は、本発明に係る電池セル制御装置10が搭載された電池セル1が組み合わされてなる電池モジュール100の構成を示す模式図である。電池モジュール100は、図不示の電池容器に複数個の電池セル1a、1b、1c、・・・が配列された状態で収納されており、これらの電池セル1a、1b、1c、・・・のうち隣り合うものの正極端子2と負極端子3とは、互いにリード線4で直列接続されている。このように互いに直列接続された二次電池セル1は組電池を形成しており、大電流の充放電に対応するように構成されている。尚、本願明細書では、これらの二次電池セルを総称するときには「電池セル1」と称し、個々の電池セルを互いに区別して示す場合には、図1において左側から順に、「電池セル1a、1b、1c、・・・」と称することとする。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a
各電池セル1a、1b、1c、・・・の外壁側面には、本発明に係る電池セル制御装置(Cell Monitoring Unit:CMU)10が取り付けられている。CMU10は、取り付けられた電池セル1の電池状態を監視するためのモニタリングユニットであり、取り付けられた電池セル1から電流、電圧、温度、充電度などの電池セル1の電池状態に関する各種パラメータを検出可能な手段(具体的な手段内容については、後に詳述する)を備えている。そして、これらの手段によって検出した各種パラメータを分析・解析し、その結果に応じた信号を出力可能なように構成されている。
The battery cell control apparatus (Cell Monitoring Unit: CMU) 10 which concerns on this invention is attached to the outer wall side surface of each
尚、本実施例における電池モジュール100は大電流を必要とする電気自動車又はハイブリッド電気自動車用のバッテリであり、電池セル1は大電流の充放電が可能なリチウムイオン二次電池セルを用いている。電池セル1は、その用途に応じてニッケル水素電池、鉛電池などの他の二次電池セルを用いてもよい。また、本実施例では特に、二次電池セル1が直列に接続された場合について詳しく解説するが、二次電池セル1が並列に接続されてなる場合についても同様である。
The
図2は本発明に係る電池セル制御装置10を搭載した電池セル1について、端末30を用いて劣化度の評価を含む検査を実行する様子を表わす模式図である。上述したように、電池モジュール100に同様の電池セル1が複数直列接続されて収容されているが、実際に、これらの電池セル1には個体差や電池容器内の設置箇所の違いなどがあるため、電池セル1間の劣化度の進行具合はそれぞれ異なる。端末30は、各電池セル1に搭載されたCMU10に通信ケーブル20を接続して、CMU10に蓄積された電池セル1の電池状態に関する情報を取得することによって、取得した内容に基づいて電池セルの劣化度を含む電池状態の評価を行うことができる端末である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which an inspection including evaluation of the degree of deterioration is executed using the terminal 30 for the
尚、本実施例では端末30を有線の通信ケーブル20によってCMU10に接続可能なポータブルデバイスとして記載しているが、これに代えて、管理拠点などの所定地点に設置され、インターネット回線などの無線回線網を介してCMU10と通信可能なデバイスを用いてもよい。
In the present embodiment, the terminal 30 is described as a portable device that can be connected to the
端末30の受信部31からは電池セル10の接続端子(図不示)に接続可能な通信ケーブル32がのびており、当該通信ケーブル32を介して、CMU10と端末30との間で電池情報のやり取りがなされる。また、端末30には、受信した電池情報に基づいて行った評価の結果などを表示するための表示パネル32が設けられており、専用端末30のユーザは当該表示パネル32を介して、専用端末30による評価結果を目視にて認識可能なように構成されている。
A
続いて、図3は本発明に係る電池セル制御装置10の内部構成を示すブロック図である。電池セル制御装置10は電池セルの電池情報として、内部抵抗、充電度、温度を検出する内部抵抗検出手段11、充電度検出手段12、温度検出手段13を有している。内部抵抗検出手段11は図4に示すように、起電力と内部抵抗成分とからなる電池セル1に直列に設けられた電流計21と、電池セル1に並列に設けられた電圧計22とによって測定した電流値Ia及び電圧降下ΔVcに基づいて、内部抵抗Rcを次式
Rc=ΔVc/Ia (1)
によって検出する。
3 is a block diagram showing the internal configuration of the battery
Detect by.
尚、内部抵抗Rcの算出は電池セル1の充電時及び放電時のいずれの場合でも可能であるが、流れる電流値が大きい放電時に、内部抵抗の算出を行うことが精度がよいので、好ましい。
Although the calculation of the internal resistance Rc can be performed both when the
また充電度検出手段12は、電池セルの充電度(State of Charge:SOC)を検出するための充電量センサであり、温度検出手段13は例えばサーミスタ素子や熱電対などの温度センサである。 Further, the charge level detection means 12 is a charge amount sensor for detecting the charge level (State of Charge: SOC) of the battery cell, and the temperature detection means 13 is a temperature sensor such as a thermistor element or a thermocouple.
再び図3に戻って、内部抵抗検出手段11、充電度検出手段12、温度検出手段13によって検出された内部抵抗、充電度、温度などの電池情報は、不揮発性メモリである記憶手段14に記憶される。記憶手段14はこれら電池情報を記録日時と関連付けて記録することにより、履歴データとして記憶する。尚、内部抵抗検出手段11、充電度検出手段12、温度検出手段13による検出は、予め設定された定期的又は不定期的なタイミングで実行され、記憶手段14に随時蓄積される。 Returning to FIG. 3 again, the battery information such as the internal resistance, the charge degree, and the temperature detected by the internal resistance detection means 11, the charge degree detection means 12, and the temperature detection means 13 is stored in the storage means 14 that is a nonvolatile memory. Is done. The storage means 14 stores these battery information as history data by recording them in association with the recording date and time. The detection by the internal resistance detection means 11, the charge degree detection means 12, and the temperature detection means 13 is executed at a preset periodic or irregular timing, and is accumulated in the storage means 14 as needed.
ここで処理部15は、記憶手段14に記憶された履歴データについて、以下に説明する処理を行うことによって、信号出力手段16から出力すべき出力信号を生成する。図5は処理部15において行われる履歴データの処理内容を示すフローチャート図である。
Here, the
まず、処理部15は記憶手段14にアクセスすることにより、記憶手段14に記憶された履歴データを読み出す(ステップS101)。ここで、履歴データのうち、内部抵抗検出手段11によって検出された内部抵抗Rc(=ΔVc/Ia)は、充電度検出手段12によって検出された電池セル1の充電度S、温度検出手段13によって検出された電池セル1のセル温度Tに依存する。そのため、処理部15は、検出した内部抵抗Rcをこれら充電度S及び温度Tによって正規化し(ステップS102)、電池セルの状態(温度、充電度など)に依存しないパラメータである劣化度Dcとして算出する(ステップS103)。
First, the
ステップS102及びS103の内容を具体的に説明すると、以下の通りである。内部抵抗Rcの温度T及び充電度Sに対する依存関係は、予め実験的、理論的、又はシミュレーション的な手法によって、次式
Rc=fs(T、S):ここでfsは任意の関数 (2)
のごとく予め把握されており、記憶手段14に予め記憶されている。処理部15は記憶手段14にアクセスすることによって当該依存関係を取得する。
The contents of steps S102 and S103 will be specifically described as follows. The dependence of the internal resistance Rc on the temperature T and the degree of charge S can be determined by the following equation Rc = fs (T, S): where fs is an arbitrary function (2)
It is grasped in advance and stored in the storage means 14 in advance. The
続いて、処理部15は、内部抵抗Rcを正規化するために、(2)式において規定された内部抵抗Rcの温度T及び充電度Sに対する依存関係を、充電度検出手段12によって検出された充電度S及び予め設定された基準充電度Scとの偏差(S−Sc)、並びに、温度検出手段13によって検出された温度T及び予め設定された基準温度Tcとの偏差(T−Tc)を変数とする関数fsを用いて次式
Rcr=fs((T―Tc)、(S−Sc)) (3)
に変換する(ステップS102)。このように、予め設定された基準充電度Sc及び基準温度Tcを基準とした変数を用いた関数fsを導入することにより、充電度及び温度に依存する内部抵抗Rcを正規化することができる。尚、基準温度Tcとしては常温を示す25℃、基準充電度としては中間値である50%を採用するとよい。
Subsequently, in order to normalize the internal resistance Rc, the
(Step S102). As described above, by introducing the function fs using the variables based on the preset reference charging degree Sc and the reference temperature Tc, the internal resistance Rc depending on the charging degree and the temperature can be normalized. In addition, it is good to employ | adopt 25% which shows normal temperature as reference temperature Tc, and 50% which is an intermediate value as reference | standard charge degree.
一方、記憶手段14には、(3)式により正規化された内部抵抗値Rcrに対する劣化度Dcの対応関係が、関数fdを用いて次式
Dc=fd(Rcr) (4)
に基づいて規定されたテーブルデータとして、予め記憶されている。このように、予め設定された基準充電度Sc及び基準温度Tcに基づいて、検出された内部抵抗値Rcを正規化することによって、様々な条件下にある電池セルについて精度良く劣化度Dcを評価することができる。
On the other hand, in the
Is stored in advance as table data defined based on the above. In this way, by normalizing the detected internal resistance value Rc based on the preset reference charging degree Sc and reference temperature Tc, the deterioration degree Dc is accurately evaluated for battery cells under various conditions. can do.
続いて処理部15はステップS101において読み出した履歴データの中に異常履歴が有るか否かを判定する(ステップS104)。ここでいう異常履歴とは、例えば、電池セルの温度が所定値以上の高温に達したり、電池セルの充電度が充電上限値又は充電下限値を超えるなど、正常時の運用に比べて劣化度が進行し得る事象が発生した履歴を意味する。そして異常履歴がある場合(ステップS104:YES)、その異常履歴の内容に応じて、(4)式において算出した劣化度Dcの値を、上乗せするように補正する(ステップS105)。ここで劣化度Dcの補正値は、異常履歴の内容に対応して記憶手段14などの記憶可能な領域に記憶しておくとよい。一方、異常履歴が無い場合(ステップS104:NO)、補正することなく(4)式において算出した劣化度Dcをそのまま採用する。
Subsequently, the
そして処理部15は、このように算出された劣化度Dcに応じた劣化度信号を生成する(ステップS106)。この劣化度信号は、図6に示すように、算出された劣化度Dcの大きさの対応するランク毎に基づいて、段階的にレベルが設定される。例えば、劣化度Dcが「0−10%」の範囲にある場合には、劣化が無い又は殆ど無い新品状態であるとして「ランクA」のレベルに設定される。また、劣化度Dcが「10−40%」の範囲にある場合には、少々の劣化はあるものの依然として十分な性能を維持している新古品状態であるとして「ランクB」のレベルに設定される。また、劣化度Dcが「40−80%」の範囲にある場合には、ある程度劣化が進行しているものの使用用途によっては依然として使用に耐えうる中古品状態であるとして「ランクC」のレベルに設定される。また、劣化度Dcが「80−100%」の範囲にある場合には、劣化が進行しており使用の継続が困難である廃品状態であるとして「ランクD」のレベルに設定される。
And the
この例では、ランクAやBは依然として性能が優れた状態であるので、電気自動車やハイブリッド電気自動車など大電流の充放電が必要な用途に使用可能な程度の劣化度を示している。また、ランクCは、高性能なバッテリが要求される電気自動車やハイブリッド電気自動車などには適さないが、比較的充放電電流が小さい、一般的な蓄電用バッテリとしての用途に使用可能である程度の劣化度を示している。また、ランクDは、一般的な蓄電用バッテリとしての用途にも適さない程度に劣化度が悪化しているものを示している。 In this example, ranks A and B are still excellent in performance, and thus show a degree of deterioration that can be used for applications that require charging and discharging with a large current, such as electric vehicles and hybrid electric vehicles. Rank C is not suitable for electric vehicles or hybrid electric vehicles that require a high-performance battery, but it can be used for general storage battery applications with a relatively small charge / discharge current. Indicates the degree of deterioration. Rank D indicates that the degree of deterioration has deteriorated to such an extent that it is not suitable for use as a general battery for power storage.
このように処理部15において生成された劣化度信号は信号出力手段16に送信され(ステップS107)、CMU10に設けられた図不示の出力端子から出力される。これにより、劣化度信号の受信側である端末30において、劣化度信号のレベルの高低を判定するという極めて容易な処理のみで、電池セル1の劣化度を評価することが可能となる。
The degradation level signal generated in the
また記憶手段14には、CMU10が搭載される電池セル1の管理情報、例えば製造メーカ、機種、シリアルナンバーなどの各種仕様を含む情報が、予め記憶されている。処理部15は記憶手段14に記憶された管理情報を読み出し、これを管理情報信号に生成して、上述の劣化度信号と共に出力端子に出力する。これにより、信号を受信する端末30側で当該管理情報信号に基づいて、当該電池セルの仕様を識別することができるので、非正規品との区別が可能となる。
The
また、CMU10には、CMU10が電池セル1から一度でも取り外された場合に異常を検出可能な異常検出手段18が設けられている。この異常検出手段18は、例えば図4に示す電流計21又は電圧計22の検出値をモニタすることにより、正常値からずれたか否かに基づいて異常の有無を判定するとよい。そして、異常検出手段18によって異常が検出された場合には、処理部15は異常発生を報知するための異常信号を生成し、上述の劣化度信号、管理情報信号と共に信号出力手段16から出力端子に出力する。
Further, the
上述したように、電池セル1の劣化度は記憶手段14に記憶された履歴データに基づいて算出されるが、電池セル1から当該CMU10が取り外された場合には、履歴データは不完全なものとなり、正確な劣化度を算出することができなくなってしまう。この態様では、CMU10が取り外された場合に異常信号を出力することにより、正常時と区別し、このような誤った劣化度の評価が行われないようにすることができる。また、異常信号を出力することによって、CMU10を意図的に取り外して転用するなどの、電池セル1の不正使用も防止することができる。
As described above, the degree of deterioration of the
より好ましくは、処理部15は、電池セル1からCMU10が取り外された場合に、前記履歴データを記憶手段14から消去するとよい。これによれば、劣化度に必要な履歴データを意図的に消去することによって、正常ではない旨を判定信号においても明確に区別することができる。
More preferably, the
続いて図7は、通信ケーブル20を介して電池情報を受信する端末30の内部構成を示すブロック図である。まず、受信部33は、CMU10側から通信ケーブル20を介して劣化度信号、異常信号、管理情報信号を受信する。受信したこれらの信号は判定部34に送られ、記憶部35に予め記憶されている対応テーブルに基づいて、劣化度が評価される。ここで記憶部35に記憶されている対応テーブルは、先に図6で示した基準と同様のものである。つまり、受信した劣化度信号のレベルを対応テーブルと照らし合わせることによって、複雑な計算処理を行うことなく、極めて容易に電池セル1のランクを判定することができる。
Next, FIG. 7 is a block diagram illustrating an internal configuration of the terminal 30 that receives battery information via the
そして判定されたランク、及び受信した異常信号の有無、管理情報信号の内容は、表示パネル部32にて画面上に表示される。このとき、劣化度に関しては判定されたランクのほかに、劣化度の算出に用いた電池状態の詳細(例えば積算電流値、内部抵抗値、最高温度記録、最低温度記録など)を併せて表示してもよい。
The determined rank, the presence / absence of the received abnormal signal, and the contents of the management information signal are displayed on the screen by the
本実施例では、端末30における表示パネル32に加えて、CMU10自体にもオンセル表示部17が設けられている。これにより、出力信号を受信するための端末30を用いるまでもなく、CMU10を目視することのみによって手軽に電池セル1の管理を行うことができる。
In the present embodiment, in addition to the
以上説明したように、本実施例に係るCMU10によれば、電池セル1の劣化度は履歴データとして記憶された温度及び充電度によって正規化された判定信号として出力される。そのため、当該判定信号を受信して評価を行う端末30側では、電池セル1が置かれる条件などを考慮して複雑な計算処理を行う必要がない。そのため、簡易的な端末30で劣化度を手軽に評価することが可能となり、一般への普及要請にも対応することができる。また、このようなCMU10は、電池モジュール100を構成する電池セル1の各々に搭載されるため、電池セル単位で劣化度の評価を行い、電池セル1のより効率的なリサイクル運用を実現することが可能となる。
As described above, according to the
本発明は、充放電可能な電池セルに搭載され、電池セルの内部抵抗値を検出することにより、該電池セルの劣化度を判定可能な電池セル制御装置に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to a battery cell control device that is mounted on a chargeable / dischargeable battery cell and can determine the degree of deterioration of the battery cell by detecting the internal resistance value of the battery cell.
1 電池セル
2 正極端子
3 負極端子
4 リード線
10 電池セル制御装置(CMU)
11 内部抵抗検出手段
12 充電量検出手段
13 温度検出手段
14 記憶手段
15 処理部
16 信号出力手段
17 オンセル表示部
20 通信ケーブル
30 端末
31 受信部
32 表示パネル
33 受信部
34 判定部
35 記憶部
100 電池モジュール
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Internal resistance detection means 12 Charge amount detection means 13 Temperature detection means 14 Storage means 15
Claims (8)
前記電池セルの充電度を検出記憶する充電度検出手段と、
前記電池セルの温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された内部抵抗値、充電度及び温度を履歴データとして記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された履歴データに基づいて前記電池セルの劣化度を内部抵抗値から算出し、該算出された劣化度に応じた判定信号を出力する信号出力手段と
を備え、
前記電池セルの劣化度は、前記検出された内部抵抗値を前記検出された充電度及び温度で正規化して算出され、
前記信号出力手段は更に、前記電池セルから当該電池セル制御装置が取り外された場合にその旨を報知する出力状態になることを特徴とする電池セル制御装置。 In the battery cell control device that is mounted on the chargeable / dischargeable battery cell and can determine the degree of deterioration of the battery cell based on the internal resistance value of the battery cell detected by the internal resistance detection means.
A degree of charge detection means for detecting and storing the degree of charge of the battery cell;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the battery cell;
Storage means for storing the detected internal resistance value, charge degree and temperature as history data;
A signal output means for calculating a deterioration degree of the battery cell from an internal resistance value based on history data stored in the storage means, and outputting a determination signal corresponding to the calculated deterioration degree;
The degree of deterioration of the battery cell is calculated by normalizing the detected internal resistance value with the detected charge level and temperature ,
It said signal output means further includes a battery cell control apparatus according to claim Rukoto such an output state for informing to that effect when the battery cell from the battery cell control device has been removed.
Dc=fd(Rcr)
に基づいて規定されたテーブルデータとして予め記憶されていることを特徴とする請求項1に記載の電池セル制御装置。 In the storage means, the correspondence of the degree of deterioration Dc to the normalized internal resistance value Rcr is expressed by the following formula Dc = fd (Rcr)
The battery cell control device according to claim 1, wherein the battery cell control device is stored in advance as table data defined on the basis of the above.
Rcr=fs((T―Tc)、(S−Sc))
により算出されることを特徴とする請求項2に記載の電池セル制御装置。 The normalized internal resistance value Rcr represents a deviation between the detected charging degree S and a preset reference charging degree Sc, and a deviation between the detected temperature T and a preset reference temperature Tc. Using the function fs as a variable, the following equation Rcr = fs ((T−Tc), (S−Sc))
The battery cell control device according to claim 2, wherein the battery cell control device is calculated by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011050115A JP5342583B2 (en) | 2011-03-08 | 2011-03-08 | Battery cell control device and battery cell |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011050115A JP5342583B2 (en) | 2011-03-08 | 2011-03-08 | Battery cell control device and battery cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012185122A JP2012185122A (en) | 2012-09-27 |
JP5342583B2 true JP5342583B2 (en) | 2013-11-13 |
Family
ID=47015319
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011050115A Expired - Fee Related JP5342583B2 (en) | 2011-03-08 | 2011-03-08 | Battery cell control device and battery cell |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5342583B2 (en) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5939269B2 (en) | 2014-03-19 | 2016-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | Battery deterioration judgment device |
JP6443656B2 (en) | 2014-07-02 | 2018-12-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Battery status judgment device |
JP6164503B2 (en) | 2015-06-25 | 2017-07-19 | トヨタ自動車株式会社 | Secondary battery internal resistance estimation method and output control method |
WO2017033311A1 (en) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | 日産自動車株式会社 | Deterioration degree estimation device and deterioration degree estimation method |
JP6743430B2 (en) * | 2016-03-11 | 2020-08-19 | マックス株式会社 | Battery pack |
JP6834448B2 (en) * | 2016-12-14 | 2021-02-24 | 株式会社デンソー | Battery unit and power supply system |
JP6512230B2 (en) | 2017-01-26 | 2019-05-15 | トヨタ自動車株式会社 | Battery system and estimation system |
CN109507609A (en) * | 2017-09-12 | 2019-03-22 | 北京奔驰汽车有限公司 | A kind of method of estimation on line power battery SOH |
US11313914B2 (en) | 2017-10-30 | 2022-04-26 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage system, capacity estimation device for secondary battery, and capacity estimation method for lead-acid battery |
JP2020009646A (en) * | 2018-07-09 | 2020-01-16 | 住友電気工業株式会社 | Battery information processing system, battery information processing method and computer program |
JP2020120460A (en) * | 2019-01-22 | 2020-08-06 | 本田技研工業株式会社 | Battery device |
JP2020137390A (en) * | 2019-02-26 | 2020-08-31 | 本田技研工業株式会社 | Battery device |
JP7422227B2 (en) | 2019-11-20 | 2024-01-25 | デクラ エスエー | How to determine the state value of the traction battery |
CN112198443B (en) * | 2020-09-28 | 2023-09-22 | 烽火通信科技股份有限公司 | Method and device for detecting service life of storage battery |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001174532A (en) * | 1999-12-15 | 2001-06-29 | Ntt Docomo Inc | Radio communication device |
JP2002330547A (en) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Electric apparatus for determining battery life, computer device, battery life determination system, battery, and battery life detection method |
JP5004557B2 (en) * | 2006-11-09 | 2012-08-22 | 三洋電機株式会社 | How to detect battery deterioration |
JP2010019758A (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Mitsumi Electric Co Ltd | Battery state detection device |
JP5421632B2 (en) * | 2009-03-27 | 2014-02-19 | 伊藤忠商事株式会社 | Battery pack |
-
2011
- 2011-03-08 JP JP2011050115A patent/JP5342583B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012185122A (en) | 2012-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5342583B2 (en) | Battery cell control device and battery cell | |
US11192461B2 (en) | Battery condition determination | |
EP2629109B1 (en) | Electrical storage device | |
JP5349810B2 (en) | Storage device abnormality detection device, method, and program | |
JP5599375B2 (en) | Deterioration monitoring method for power storage device and degradation monitoring device for the same | |
JP5992186B2 (en) | Secondary battery device and secondary battery device abnormality detection method | |
US20170117725A1 (en) | Thermal Monitoring of Battery Packs | |
US8922168B2 (en) | Battery management system and battery management method | |
KR20180028467A (en) | Li-ion battery safety monitoring | |
US20120016608A1 (en) | Method and system for monitoring residential appliances | |
KR101210523B1 (en) | Device for displaying capacity and condition of battery | |
JPWO2010007681A1 (en) | Storage battery system, storage battery monitoring device, and storage battery monitoring method | |
JP2014054083A (en) | System for predicting battery deterioration | |
EP4321884A1 (en) | Apparatus of detecting abnormal cell in battery pack and method thereof | |
KR101862454B1 (en) | An Apparatus for Detecting an Aging Condition of a Battery and a Method for the Same | |
KR20120102460A (en) | Apparatus and method of managing battery information | |
JP2023543747A (en) | Battery diagnostic device and method | |
KR20140071060A (en) | Methods and apparatus for online determination of battery state of charge and state of health | |
JP7192323B2 (en) | Method for reusing secondary battery, management device, and computer program | |
JP2014053173A (en) | System for predicting battery deterioration | |
US20230268753A1 (en) | Intelligent battery charging based on history | |
KR102637308B1 (en) | Method for detecting fault of battery pack and apparatus performing the same | |
KR20230055178A (en) | Apparatus and method for checking current sensor abnormality in battery | |
KR101041791B1 (en) | Method for detecting remain power in smart battery | |
KR20240037104A (en) | Apparatus for managing battery and operating method of the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130426 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130507 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130627 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130716 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130809 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5342583 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |